基质效应对芹菜中17种有机磷农药残留检测的影响

蔡振辉

(宁德市农产品质量安全检验检测中心，福建 宁德 352100)

有机磷农药(organophosphorus pesticide，OPPs)是指含磷元素的有机酯类化合物农药。有机磷农药绝大多数为杀虫剂，其化学结构中通常含有甲氧基(CH3O-)或乙氧基(C2H5O-)等基团，是目前使用量最多的一种杀虫剂，其作用机制是通过抑制靶标害虫体内乙酰胆碱酯酶活性，造成害虫体内乙酰胆碱过度积累，导致害虫代谢紊乱而损坏体内器官。田间农药施用后，如清洗不当，残留在果蔬表面的有机磷农药可通过胃肠道、皮肤、呼吸道等部位被人体吸收，引发人体中毒[1-2]。

QuEChERS(Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe)是现有的主流农残前处理技术，相比传统的固相萃取技术具有节约高效、安全稳定等优点[3- 4]。然而，QuEChERS处理可使样品中无机盐、塑化剂等外源性杂质增多，导致进样时多种杂质与目标组分争夺色谱系统中的活性位点，产生基质效应(matrix Effect，ME)，进而影响样品准确定量[5-7]。

芹菜富含高纤维、维生素、蛋白质、脂肪和矿物质等，是人们日常生活中常食用的蔬菜[8]。目前虽有对芹菜中农药基质效应的研究，但对芹菜不同稀释倍数基质液中有机磷农药的基质效应的研究较为少见。本研究采用QuEChERS 法对空白芹菜进行处理以制备基质液，以17种有机磷农药标准品配制溶剂标准点，结合气相色谱—串联质谱法(Gas Chromatography-Mass Spectrometry GC-MS-MS)研究不同浓度芹菜基质液对有机磷农药的基质效应，以期为芹菜中有机磷农药检测提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料 从风险监测样品中选取未检出农药的芹菜样品，并经再次检测，确保不含有研究中涉及的农药种类。

1.2 仪器与试剂 GCMS-TQ8040气相色谱质谱联用仪；PL602E电子天平；3-18KS高速冷冻离心机；FP3010料理机；AD500S-H高速均质机；EVAP-111氮吹仪等。

17种有机磷标准品(辛硫磷、甲拌磷、敌敌畏、灭线磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、甲基对硫磷、马拉硫磷、杀螟硫磷、毒死蜱、对硫磷、水胺硫磷、甲基异柳磷、丙溴磷、三唑磷、伏杀硫磷)质量浓度100μg/mL；丙酮、正己烷、乙腈均为色谱纯；分散固相萃取净化管5982-5056。

1.3 方法

1.3.1 色谱条件 Aglient DB-5 MS石英毛细管色谱柱；载气：高纯氦气；进样口温度：250℃；进样方式：不分流进样；进样量：1.0μL。温度程序设置为：初始温度50℃，保留1min，以25℃/min升温至125℃，再以10℃/min 升温至290℃。

1.3.2 质谱条件 使用EI离子源，温度200℃；接口温度250℃；碰撞气为高纯氩气；采用多反应监测(multiple reaction monitoring，MRM)检测。

1.3.3 提取 取芹菜样品，经料理机充分搅碎、混匀，称取10.0g样品装入离心管中，加入20.0mL乙腈、5.0g NaCl、1.0g柠檬酸钠和0.5g柠檬酸氢二钠，充分混合后超声提取15min，以5 000r/min离心3min。吸取8.0mL上清液加入分散固相萃取净化管，振荡1min后5 000r/min离心3min，吸取2.0mL上清液于10.0mL试管，40℃氮吹至近干。加入1.0mL丙酮与正己烷混合液复溶即为基质原液。

1.3.4 标准点的配制 将上述净化后的基质液以丙酮与正己烷混合液分别稀释至10、20、50倍，获得3种不同稀释倍数的基质溶液，以基质溶液为溶剂，配制得到100、300、500ng/mL共9个不同稀释倍数下的浓度点，每个浓度点平行配制3组。

以丙酮与正己烷混合液为溶剂，配制得到100、300、500ng/mL的溶剂浓度点，平行配制3组。

1.4 基质效应评价 基质效应(matrix effect，ME)：

其中：A、B分别表示基质标准点和溶剂标准点的峰面积，当 ME>0时，表现为基质增强效应；ME<0为基质抑制效应。|ME︱≤20%，表示弱基质效应；若其值在20%～50%之间，则表示中等基质效应；若|ME︱>50%，表示强基质效应[9]。

2 结果与分析

2.1 农药的检测条件优化 采用全扫描(SCAN)方式找到具有最强检测信号的化合物离子碎片确定前体离子，随后进行产物离子扫描以确定最佳产物离子，最后对产物离子的碰撞电压进行优化，进而确定化合物的定量离子对、定性离子对以及碰撞电压，质谱参数的优化结果(表1)。

表1 17种有机磷农药质谱信息

对溶剂标和不同基质稀释倍数的混标进样检测，获得农药混标的总离子流(total ion current，TIC)图谱，经过调整不同的梯度升温程序，将17种农药不同程度的分离，可对不同的农药峰面积进行积分以进一步分析(图1)。

A.辛硫磷；B.敌敌畏；C.灭线磷；D.甲拌磷；E.特丁硫磷；F.二嗪磷；G.氯唑磷；H.甲基对硫磷；I.杀螟硫磷；J.马拉硫磷；K.毒死蜱；L.对硫磷；M.水胺硫磷；N.甲基异柳磷；O.丙溴磷；P.三唑磷；Q.伏杀磷。图1 GC-MS/MS中17种农药标准溶液TIC谱图

2.2 不同添加水平和不同稀释倍数下农药的基质效应 根据1.4基质效应评价的计算公式，对比标准溶剂加标点的峰面积与基质加标点的峰面积，分别计算各农药项目在不同稀释倍数下的ME值，检测结果RSD(%)均<5，表明数据具有较好的稳定性(表2)。

表2 不同稀释浓度基质液的基质效应(ME)(n=3)

续表

实验结果显示，当芹菜基质液不稀释时，所有ME值均为正值，表明芹菜基质对17种有机磷农药均表现出基质增强效应，其中辛硫磷、敌敌畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基异柳磷对芹菜基质仅产生中等基质效应，在日常检测中可根据条件使用溶剂标对未知样品进行检测，当遇到超标项目或是检测结果接近最大农残限量时，还应使用基质标进行准确定量。此外，伏杀硫磷、三唑磷、丙溴磷、杀螟硫磷、甲基对硫磷在3种农药添加水平中的ME值均>100%，伏杀硫磷在添加水平为100ng/mL时>342.67%，表明其能与芹菜基质产生极强的基质效应，如在日常检测中使用溶剂标对芹菜中伏杀硫磷定量，将产生重大误差。

将芹菜基质进行稀释，基质效应整体上呈现减弱趋势，尤其对于甲基对硫磷、杀螟硫磷、伏杀硫磷、三唑磷、丙溴磷等基质效应较为严重的农残更为明显，添加水平为100ng/mL时，稀释10倍，伏杀硫磷、甲基对硫磷、杀螟硫磷的基质效应分别降低了63.49%、50.27%、51.57%，而原有的中等基质效应的农药减弱效应却不明显，甲基异柳磷、毒死蜱、甲拌磷仅分别降低了20.59%、7.14%、6.23%；在稀释20倍时，所检测项目均无强基质效应，出现弱基质效应，稀释50倍时，所有项目均表现为弱基质效应(表2)。

实验结果还表明，不同浓度的农药产生的基质效应相近，尤其是甲基对硫磷，杀螟硫磷、丙溴磷、三唑磷、伏杀硫磷等几种强基质效应的项目，例如在工作液添加水平为100ng/mL～500ng/mL时，丙溴磷、三唑磷、伏杀硫磷的ME值分别在179.64%～192.41%、184.10%～193.51%、295.56%～342.67%。此外，3种浓度的基质液在不同的稀释倍数下的变化趋势也很接近，在不稀释的情况下，仅有中等基质效应(20%≤|ME︱≤50%)和强基质效应(|ME︱>50%)，逐步增大稀释倍数，强基质效应项目数减少而弱基质效应数增加，当稀释倍数达到50倍时，所有项目均表现为弱基质效应(|ME︱≤20%)，表明ME值与稀释倍数有关，而与初始基质液中农药浓度关系较小。

a

b

ca.加标水平100ng/mL；b.加标水平300ng/mL；c.加标水平500ng/mL；图2 3种添加水平不同稀释比例的基质效应

3 小结

有机磷类农药多含有P=O或P=S等极性基团，这些基团都有着共轭给电子能力使极性变大，加之化合物空间结构的影响，会表现出较强的基质效应[10-11]。本研究采用QuEChERS结合GC-MS/MS，以空白芹菜基质为研究材料，考察17种有机磷农药在不同稀释倍数基质液、不同添加水平中存在的相关关系，获知芹菜基质液对有机磷农药具有基质增强效应，不同农药项目增强的效果各异：甲基对硫磷、杀螟硫磷、伏杀硫磷、三唑磷、丙溴磷、辛硫磷、灭线磷、马拉硫磷、对硫磷、水胺硫磷具有强基质增强效应；敌敌畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基异柳磷具有中等基质增强效应。在工作液添加水平为100ng/mL～500ng/mL范围，基质增强效应与农药的添加水平关系较小，其基质效应强弱与基质含量有关，基质含量越多基质效应越强，而稀释倍数越大，基质效应越弱。

日常检测中，可使用溶剂标对芹菜中17种有机磷农残项目进行初步筛查，对敌敌畏、甲拌磷、特丁硫磷、二嗪磷、氯唑磷、毒死蜱、甲基异柳磷可使用溶剂标进行初步定量，在检测结果超过或接近最大农药残留限量时再配制基质标准曲线进行准确定量。